CN110955266A - 一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法 - Google Patents

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宋道宏
李玉良
张志成
姚世伟
王飞
崔展鹏
崔妍
邹阳
李智慧
聂勇
胡飘
姬增起
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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Abstract

本发明公开了一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法，该方法实现的步骤是首先建立空间坐标系，标定吊点的初始位置；然后通过坐标系平面内激光测距仪发出射线照射助推火箭表面的方式计算出助推火箭被激光测距仪测量的水平平面的圆心坐标；最后调整吊点移动至圆心坐标位置。本发明的方法能够提供对中过程中吊点与助推火箭轴线实时相对位置偏差，实现吊点与助推火箭快速对中，不需在助推火箭本身安装任何装置且满足准确定位。

Description

一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法
技术领域
本发明涉及一种激光测距为特征的自动控制调节方法，特别是涉及一种通过根据激光检测轴线位置自动调节对中的方法。
背景技术
快速自动对中控制方法主要用于助推火箭撤收时起竖车的起竖臂上吊具将助推火箭吊离芯级火箭过程中，将吊具上吊点位置自动调整至助推火箭箭体正上方，使其同轴，防止起吊时由于偏心导致助推火箭产生偏摆，撞上芯级火箭。一般两个物体对中可分为两个阶段，第一是被吊物轴线检测阶段，第二是吊点轴线响应调整阶段。常规的对中的轴线检测阶段是通过激光照射、接收装置确定两个物体的位置。或通过从上方拍摄图片，对图像进行数字处理后运算确定物体的中心位置。或通过起吊人员用肉眼进行观察。响应阶段是通过小位移一步一步微调完成轴线对中操作，但此种方法存在如下几个问题。
一、助推火箭箭体上上无法安装电子设备，所以无法使用激光发射接收的方式确定中心位置。
二、起竖臂上吊点与助推火箭高度差比较小，而被吊物的直径过大，没有合适位置安装摄像设备能够拍摄到进行有效信息提取的图片
三、虽然起竖臂上有提供攀爬的旋梯，但人员无法达到最佳的观测位置且肉眼观察并不准确。
四、常规方法并不能提供当前吊点轴线与助推火箭轴线的准确位置关系，无法实现自动调节。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法，能够提供对中过程中吊点与助推火箭轴线实时相对位置偏差，实现吊点与助推火箭快速对中，不需在助推火箭本身安装任何装置且满足准确定位。
一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法，该方法实现的步骤如下：
步骤一：建立空间坐标系，标定吊点的初始位置；
步骤二：通过坐标系平面内激光测距仪发出射线照射助推火箭表面的方式计算出助推火箭被激光测距仪测量的水平平面的圆心坐标；
步骤三：调整吊点移动至圆心坐标位置。
进一步地，所述步骤一中建立空间坐标系是指在控制系统中标定吊臂上同一高度位置的三个激光测距仪安装平面，将平面在控制系统中转换为空间坐标系的xoy面，可将三个激光测距仪中的一个定位XOY面的O点，根据相对安装位置关系，标定另外两个激光测距仪坐标；吊点初始位置标定，将吊点的初始位置投影到安装平面上，计算投影点的位置与标定为原点的激光测距仪相对位置关系，确定吊点投影在二维平面坐标。
进一步地，所述步骤二中计算助推火箭某一高度水平平面圆心坐标的过程如下：在坐标系平面内，每个按一定角度安装的激光测距仪发出射线照射圆表面，测得激光测距仪与照射点之间的距离；通过三角函数关系计算出圆心表面的三个照射点的位置坐标，将这三个照射点的位置坐标带入圆的轨迹方程可以求出圆心的坐标。
进一步地，所述坐标系的建立由对中控制器完成，激光测距仪的三个点为固定安装位置；吊点的初始位置是指在控制器中标定的，在每次使用前自动初始化的还原位置；这四个位置是通过在安装前通过人工测量并写入对中控制器内。
进一步地，所述吊点位置的调整是通过两个调整机构完成的，其中每个调整机构上还安装有位移传感器，将移动距离实时反馈在对中控制器上。
有益效果：
1、本发明采用在被吊物外部设置激光测距仪的方式来测量和计算圆心坐标，具有精度高、效率高和操作简便的特点。实现了不需在被吊物即火箭箭体本身安装任何装置，不接触箭体表面的准确定位。
2、本发明通过位移跟随测量反馈将单独调整系统的半闭环控制变为全闭环控制，进一步保证调整的准确性。
3、本发明将调整过程数字化，根据反馈的实时数据给对中控制器，通过对中控制器中算法可以实现自动调整。
附图说明
图1为本发明实现的步骤流程图；
图2为吊点和被吊物在空间坐标系中的位置关系示意图；
图3为计算被吊物圆心坐标的原理图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种火箭起竖车吊点自动对中箭体的控制方法，该实施例中，被吊物为圆柱形的火箭，该方法实现的步骤如下：
步骤一：建立空间坐标系OXYZ；三维坐标系中使用圆柱体M代表被吊物，圆柱体N点代表吊点，要使被吊物和吊点同轴，则需要将N的轴线位置调整至M的轴线位置上，将MN投影至XOY平面上，同轴过程则转化为将XOY平面上N,M轴线位置的投影点o移动到O点位置如图2所示。
步骤二：通过在坐标系平面内设置激光测距仪发出射线照射被吊物圆表面的方式计算出被吊物的圆心坐标；由X轴线上的三个点X1，X2，X3(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)如图3按一定角度α、β、γ，发出射线照射圆表面，测得距离为m，n，z。通过三角函数关系可以计算出圆心表面的三个点坐标，将这三个点的坐标带入圆的轨迹方程可以求出圆心的坐标(a.b)；
步骤三：调整吊点移动至圆心坐标位置；设定o点初始位置在原点位置(0.0)，先调整X方向使其运动a的距离，然后停止在向Y方向调整b大小的距离，则o点处于圆的轴线位置上。
本方法中建立坐标系是由对中控制器完成的，X轴线上的三个点(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)是三个激光测距仪的固定位置；o点的初始位置是指在控制器中标定的在每次使用前自动初始化的还原位置；这四个位置是通过在安装前通过人工测量出的位置，写入对中控制器的内部。
本发明中射线是由三个激光测距仪所发出，m,n,z是激光测距仪所测量的直线距离，角度α、β、γ是指三个激光测距仪安装时与x轴夹角，且安装时保证测距仪与Z轴方向垂直。
本发明的吊点位置向x,y两个方向的调整是通过两个伺服电机完成的，其中每个伺服电机上分别装有两个位移传感器，将o点移动距离实时反馈在对中控制器上，弥补单独反馈系统半闭环控制的不足。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法，其特征在于，该方法实现的步骤如下：
步骤一：建立空间坐标系，标定吊点的初始位置；
步骤二：通过坐标系平面内激光测距仪发出射线照射助推火箭表面的方式计算出助推火箭被激光测距仪测量的水平平面的圆心坐标；
步骤三：调整吊点移动至圆心坐标位置。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤一中建立空间坐标系是指在控制系统中标定吊臂上同一高度位置的三个激光测距仪安装平面，将平面在控制系统中转换为空间坐标系的xoy面，可将三个激光测距仪中的一个定位XOY面的O点，根据相对安装位置关系，标定另外两个激光测距仪坐标；吊点初始位置标定，将吊点的初始位置投影到安装平面上，计算投影点的位置与标定为原点的激光测距仪相对位置关系，确定吊点投影在二维平面坐标。
3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤二中计算助推火箭某一高度水平平面圆心坐标的过程如下：在坐标系平面内，每个按一定角度安装的激光测距仪发出射线照射圆表面，测得激光测距仪与照射点之间的距离；通过三角函数关系计算出圆心表面的三个照射点的位置坐标，将这三个照射点的位置坐标带入圆的轨迹方程可以求出圆心的坐标。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述坐标系的建立由对中控制器完成，激光测距仪的三个点为固定安装位置；吊点的初始位置是指在控制器中标定的在每次使用前自动初始化的还原位置；这四个位置是通过在安装前通过人工测量并写入对中控制器内。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述吊点位置的调整是通过两个调整机构完成的，其中每个调整机构上还安装有位移传感器，将移动距离实时反馈在对中控制器上。
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